西工大航天概论期末作业

1、必答题简要谈一下对航天技术的认识和个人课程学习体会（不少于1000字）。

航天工程体现国家科技水平。

载人航天工程师一项重大科技工程，涉及的高新技术领域众多，如：近代力学、天文学、地球科学、航天医学、空间科学，等等，其技术是花费再多钱财也买不来的。

同时，航天事业的发展，会不断带动一大批工业、科技的技术和质量水平的提高，并且得到除航天事业意外的实际应用。

可以说，航天工程促进了我国科技水平的整体提升。

然而，我国科技水平能够达到今天的层次，并不是一蹴而就的，这与几代航天人的共同努力是分不开的，是他们的辛勤付出，才换回了今天的成功。

航天事业带动国民经济的发展进步。

航天技术本身就是一种资源，在市场经济条件下带来了巨大的经济效益。

同时，如今，神舟飞船带回来的航天农作物新品种已经在全国范围内推广种植；我们能够坐在电视机旁观看上百个电视节目；我们能够开着车，在陌生的城市利用卫星导航仪轻松的找到目的地；我们能提前通过天气预报知道最近几天的天气，来安排行程，这些都离不开航天技术的支持。

除此之外，航天技术带动各个领域的发展，对老百姓的生活产生的巨大的影响。

航天技术除了对国民经济具有重大贡献之外，还对其他科技领域的发展起到导向作用，并向社会扩散，从而取得间接的经济效益。

发展航天事业是综合国力的直接体现。

在当今世界，没有什么比载人航天技术更能充分展示一个国家的综合国力。

各个国家都在战略上发展航天事业作为提高综合国力的首要目标。

同时，航天技术的发展，离不开强大综合国力的支持，如果一个国家没有经济实力、科技水平和科研能力，也不可能发展航天事业。

航天事业关乎民族未来发展。

航天技术发展对探索宇宙形成、生命起源起到不可代替的作用。

对在失重环境下的生物、医学和材料等科学技术实验创造了有利条件，从而为我国各项事业的发展争取制高点。

同时，在军事领域中，航天运载工具技术的发展促进我国导弹技术的发展；卫星技术有利于我国战略侦查能力的提高，根本上就是保护我国在空间领域的安全，从而有效的提高我国的国防实力。

从总体上说就是为我们民族未来的发展打下坚实的基础。

毫无疑问，在地球资源日渐枯竭的未来，对太空资源的开发和利用就日渐重要。

而载人航天技术显然在其中占有重要地位。

在已知浩瀚的太空是拥有丰富资源的巨大宝库，载人航天事业就是通向这个宝库的桥梁。

中国要想在未来市场中占据一席之地，离不开开发太空资源的基础——载人航天技术。

航天事业发展给世界带来积极影响，尤其是载人航天的发展能够促进太空资源的发展，为地球人类造福。

而我们生活在这样一个以三航闻名于国际的大学里的大学生,更应该用自己的光和热,为祖国的美好未来和发展添砖添瓦.2、选答题（以下题目任选三题作答）⑥液体火箭发动机的组成部分和工作过程是什么？组成部分:液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统、发动机控制系统组成。

工作过程:一般包括启动、额定工作和关机。

启动过程是火箭发动机接到启动指令，打开启动阀门至发动机推力达到额定工作状态的过程；额定工作过程是发动机性能参数处于设计参数工作状态；关机过程是发动机接到关机指令后，切断副系统和主系统的推进剂供应，推力迅速下降到零的过程。

⑦卫星有哪些种类？其作用是什么？科学探测卫星科学探测卫星是用来进行空间物理环境探测的卫星，主要任务是探测空间环境中的中性粒子，高能带电粒子，固体颗粒，低频电磁波和等离子体波，磁场，电场等。

应用卫星应用卫星是直接为国民经济和军事服务的人造地球卫星，按用途可分为通信，气象，侦察，导航，测地，地球资源和多用途卫星。

通信卫星通信卫星的分类通信卫星的种类有很多，按轨道分由静止轨道通信卫星，飞静止轨道通信卫星；按用途分有广播电视直播卫星，跟踪与数据中断卫星海事卫星和军用通信卫星等。

气象卫星气象卫星可分为太阳同步轨道气象卫星和地球静止轨道气象卫星。

太阳同步轨道气象卫星每天对地球表面巡查两遍。

可以获得全球气象数据。

地球静止轨道气象卫星可以对全球1／3的地区连续进行气象观测，实时将气象资料传回地面。

资源卫星资源卫星是勘测和研究地球资源的卫星，它能看透地层发现人们肉眼看不到的地下宝藏，历史古迹，地层结构，能普查农作物，森林，海洋，空气等资源。

能预报和鉴别农作物的收成，考察和预报各种自然灾害。

返回式遥感卫星返回式卫星是低轨道卫星，主要是三大用途：一时对地观测，获取遥感信息；二是进行微重力实验；三是为载人航作返回的技术储备。

侦察卫星侦察卫星是用于搜集和截获军事情报的人造地球卫星，卫星侦察的优点，是侦察范围广，速度快，可不受国界限制定期或连续地监视某个地区，对于增强国家的军事实力和综合国力具有重要意义。

侦察卫星按照所执行的任务和所采用的侦察手段来加以区别，一般分为照相侦察卫星，电子侦察卫星，还海洋监视卫星和预警卫星。

卫星在国民经济中的应用利用返回式卫星照片，对面积为6000平方公里的黄河三角洲型动态监测。

发现该地区13年来和沙淤积，是黄河口向海内延伸了33.5公里（1）解释卫星轨道的六要素是什么？⑨航天器姿态稳定和控制的目的是什么，有哪些主要方法？目的:航天器在轨道运行时，为了完成它所承担的任务,必须具有一定的姿态。

对地观测卫星的照相机或者其他遥感器要对准地面。

通信卫星和广播卫星的天线要对准地球上的服务区。

航天器上的能源装置──太阳电池翼(见太阳电池阵电源系统)要对准太阳。

航天器作机动变轨时其变轨发动机要对准所需推力方向。

航天器从空间返回大气层时其制动防热面须对准迎面气流方向。

方法:按是否采用专门的控制力矩装置和姿态测量装置，可以把航天器的姿态控制分为被动姿态控制和主动姿态控制两类。

采用被动、主动或把二者结合起来，取决于飞行任务对定向和稳定的要求、功率要求、重量限制、轨道特性、控制系统和航天器上实验仪器的相互配合等因素。

姿态控制方法:被动姿态控制:利用航天器本身的动力特性和环境力矩来实现姿态稳定的方法称为被动姿态控制。

例如人造卫星自旋稳定、重力梯度稳定、磁稳定、气动稳定、太阳辐射压力稳定等。

航天器在轨道飞行时，周围环境力形成对其质心的力矩。

例如，稀薄大气分子对航天器外表面撞击所产生的气动力矩，由航天器磁矩（所含铁磁体或者环路电流的合成效应）与周围环境磁场相互作用所产生的磁力矩，因作用在航天器各部分质量上的地球引力有差异和航天器3个主惯量不相等而形成的重力梯度力矩，以及因太阳辐射对航天器表面作用所产生的太阳辐射压力等。

这些外部因素产生的力矩使航天器的姿态趋向于平衡姿态。

在平衡姿态下，外力矩的合成力矩等于零。

气动稳定、太阳辐射压力稳定、磁稳定和重力梯度稳定等被动姿态控制的实质是利用航天器的稳定的平衡姿态作为运行姿态。

气动稳定和太阳辐射压力稳定时的平衡姿态是气动力或辐射压力通过质心的静稳定姿态。

磁稳定时的平衡姿态是航天器磁矩与环境磁场方向一致时的姿态。

重力梯度稳定时的平衡姿态是航天器的最大惯量轴垂直于轨道平面，最小惯量轴沿当地垂线方向时的姿态。

自旋稳定所根据的原理是在无外力矩作用时自旋航天器的动量矩在空间守恒(即大小和方向保持不变)。

快速旋转的航天器在外力矩作用下仍然能够在短期内维持稳定姿态，但自旋轴方向逐渐漂移，其漂移率反比于自旋转速。

自旋轴在外力矩作用下的运动称为进动。

被动稳定的航天器当偏离其平衡姿态时（因初始姿态不同于平衡姿态或者在外力矩作用下偏离原来的平衡姿态），由于能量和动量矩的作用，航天器将绕平衡姿态作往复振荡。

对于自旋稳定，这种振荡称为章动。

对于重力梯度稳定，这种振荡称为天平动。

为使被动稳定的姿态在受扰后恢复平衡，需要把章动或者天平动所包含的额外能量消耗掉。

这种消耗振荡能量的措施称为阻尼，实现阻尼的装置称为阻尼器，有章动阻尼器和天平动阻尼器等。

被动姿态控制系统的主要优点是几乎不消耗或者很少消耗航天器上的能源，结构简单，适合于较长寿命的航天器，但是控制精度一般不高。

主动姿态控制:根据姿态误差（测量值与标称值之差）形成控制指令，产生控制力矩来实现姿态控制的方法。

要求对三个轴进行姿态控制的航天器（见航天器三轴姿态控制）通常采用主动姿态控制。

主动姿态控制系统由姿态敏感器、控制器和执行机构（也称力矩器）组成。

常用的航天器姿态敏感器有陀螺仪、红外地球敏感器（见地球敏感器）、太阳敏感器、恒星敏感器、磁强计和射频敏感器等。

为了不间断地获得姿态信息，常用陀螺仪和光学姿态敏感器（地球、太阳、恒星敏感器）构成组合式姿态测量基准。

由陀螺仪提供短期姿态信息，由光学敏感器提供校准信号来修正陀螺的漂移。

常用的执行机构（见航天器姿态控制执行机构）有喷气执行机构、磁力矩器和飞轮。

喷气执行机构通过排出高速气体或离子流对航天器产生反作用力矩，实现航天器的姿态控制。

磁力矩器利用航天器内通电绕组所产生的磁矩和环境磁场作用来实现控制。

飞轮是一种由电机驱动的高速转动部件，通过航天器与装在航天器内的飞轮之间的动量交换来控制航天器的姿态。

因此，飞轮是一种动量交换式执行部件。

某些姿态控制方案要求飞轮保持一定的平均转速，这种飞轮称为动量轮。

另一些姿态控制方案要求飞轮平均转速为零，这种飞轮称为反作用轮。

飞轮控制最适合于克服作用在航天器上周期性的外部扰动力矩。

但是当航天器受恒值外力矩作用时，飞轮的动量矩在某个方向上不断增大，直到飞轮转速达到极限值，这种现象称为飞轮饱和。

这时飞轮失去进一步控制航天器姿态的能力。

为了使飞轮恢复控制作用，可以利用喷气力矩、重力梯度力矩或磁力矩器产生的力矩使飞轮的动量矩向相反方向发生较大的变化，这种控制称为飞轮卸饱和控制。

如果把飞轮轴安装在框架上，不仅可以改变飞轮动量矩的大小，而且可以改变它的方向，这种飞轮叫框架式飞轮，有单框架和双框架飞轮两种。

还有一种动量交换式执行部件叫做控制力矩陀螺，即安装在框架内的恒速旋转的飞轮装置，这是一种只靠改变转轴方向来实现控制的执行部件。

框架式飞轮和控制力矩陀螺也有饱和问题，也采用与飞轮相同的卸饱和手段。

控制器是利用姿态信息形成控制指令的电子装置。

它可以是简单的逻辑电路，也可以是较复杂的信息处理器和控制计算机。

主动姿态控制系统的主要优点是精度较高，灵活性大，快速性好（尤其是喷气控制），但是需要消耗航天器上的能源，控制电路较复杂，成本较高。